• 한국전자통신학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.357-364
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• 2022

의사난수 생성기(PRNG)는 많은 양의 난수가 필요할 때 사용되는 프로그램이다. 대칭 키 암호시스템에서 대칭 키를 생성, 공개 키 암호나 디지털 서명에서 공개 키 쌍의 생성, 일회용 패드로 패딩에 사용되는 열을 생성하는 데 사용한다. 다양한 과학 분야에서 비선형 동역학계를 구체적으로 표현하는데 유용한 셀룰라 오토마타(CA)는 이산적이고 추상적인 계산 시스템으로 하드웨어 구현이 가능하여 암호시스템에서 키를 생성하는 PRNG로 응용되고 있다. 본 논문에서는 이웃 셀의 반경을 2로 증가한 5-이웃 CA를 이용하여 비선형 수열을 효과적으로 생성할 수 있는 프로그램 가능한 5-이웃 CA기반의 PRNG를 합성하는 알고리즘을 제안한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제17권12호
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• pp.3398-3415
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• 2023

Internet-of-Things (IoT) is an emerging technology that interconnects millions of small devices to enable communication between the devices. It is heavily deployed across small scale to large scale industries because of its wide range of applications. These devices are very capable of transferring data over the internet including critical data in few applications. Such data is exposed to various security threats and thereby raises privacy-related concerns. Even devices can be compromised by the attacker. Modern cryptographic algorithms running on traditional machines provide authentication, confidentiality, integrity, and non-repudiation in an easy manner. IoT devices have numerous constraints related to memory, storage, processors, operating systems and power. Researchers have proposed several hardware and software implementations for addressing security attacks in lightweight encryption mechanism. Several works have made on lightweight block ciphers for improving the confidentiality by means of providing security level against cryptanalysis techniques. With the advances in the cipher breaking techniques, it is important to increase the security level to much higher. This paper, focuses on securing the critical data that is being transmitted over the internet by PRESENT using key-based dynamic S-Box. Security analysis of the proposed algorithm against other lightweight block cipher shows a significant improvement against linear and differential attacks, biclique attack and avalanche effect. A novel key-based dynamic S-Box approach for PRESENT strongly withstands cryptanalytic attacks in the IoT Network.

• 정보보호학회논문지
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• 제24권1호
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• pp.261-269
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• 2014

RSA와 같은 공개 키 암호시스템을 구현할 경우 멱승 연산이 사용되며 이를 고속화하기 위한 방법들이 연구되었다. 반면, 공격자들은 비밀 키를 얻기 위해 멱승 알고리듬의 연산 과정에서 발생하는 소비 전력이나 전자기파를 이용하는 부채널 공격을 시도해 왔다. 본 논문에서는 멱승의 고속화를 위해 사용되는 알고리듬 중 m-ary 멱승 알고리듬에 대한 새로운 전력 분석 공격을 제시하고자 한다. 제안 공격 방식의 핵심은 사전 계산을 사용하는 멱승 연산에서 비밀 키와 연관성을 가진 소비 전력 패턴을 구별해 낼 수 있도록 공격자가 입력 메시지를 조정하는 것이다. 논문에서는 m-ary 알고리듬을 실제 실험용 보드에 구현한 후 제안된 단순 전력 분석 공격을 시도한 결과, 멱승에 사용된 비밀 키가 노출되는 취약성이 있음을 확인하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제41권9호
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• pp.73-84
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• 2004

본 논문에서는 하드웨어 상에 구현된 암호 프리미티브의 안전성을 위협할 수 있는 부채널 공격의 하나인 단순 전력 분석 (Simple Power Analysis)에 대응하는 알고리즘을 제안하고 이를 하드웨어로 구현하고자 한다. 제시하는 알고리즘은 기존에 알려진 대응 알고리즘보다 스칼라 곱셈 방법이 보다 효율적인 장점이 있다. 기존의 대응 알고리즘은 연산의 종속성 때문에 하드웨어의 장점인 병렬 처리 기법을 효율적으로 적용하기 어려운 단점이 존재한다. 이러한 단점을 보완코자 본 논문에서 제시하는 알고리즘은 동작 성능의 저하를 최소화하기 위해 역원 계산 시간 동안 곱셈 및 제곱 연산을 수행할 수 있도록 구성하였다. 또한 하드웨어 기술 언어인 VHDL(VHSIC Hardware Description Language)로 제안 알고리즘을 구현하여 성능 검증을 수행하였으며 이의 활용을 모색하였다. 하드웨어 합성은 Syplify pro7.0을 사용하였으며, 타겟 칩 Xillinx VirtexE XCV2000EFG1156을 대상으로 하였을 때 전체 등가 게이트는 60,608게이트, 최대 동작 주파수는 약 30Mhz로 산출되었다. 본 논문에서 제시한 스칼라 곱셈기는 전자 서명(Digital Signature), 암호화(Encryption) 및 복호화(Decryption), 키 교환(Key Exchange)등의 핵심 연산으로 사용될 수 있을 것으로 보이며, 자원 제약이 심한 Embedded-Micom 환경에 적용하였을 경우, 단순 전력 분석에 안전하면서 효율적인 연산 기능을 제공할 수 있을 것으로 보인다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제28권4호
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• pp.67-74
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• 2019

사물인터넷(IoT)의 시장 확대로 IoT 기기가 받아오는 정보에 대한 보안성이 중요해 지고 있다. 본 논문에서는 IoT 센싱 데이터의 비밀성을 보장하기 위한 암호 라이브러리를 구현하고, Android Things 기반 서비스 환경 개발을 통해 이를 검증하였다. 본 연구의 라이브러리는 SEED 암호를 이용하여 데이터에 대한 암복호화 기능을 구현하였고, 센서 정보를 라이브러리에 넣으면 데이터가 데이터베이스에 안전하게 암호화되어 저장될 뿐만 아니라 웹 환경에서도 정상적인 복호화가 되도록 하였다. 본 연구의 기여점은 SEED와 같은 암호기술을 IoT 센서 기반 서비스 환경에서 라이브러리 형태로 구현하여 이의 활용성을 검증하는 데에 있다.

• 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지
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• 제22권7호
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• pp.303-309
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• 2016

최근, ARM Mali와 같은 여러 임베디드 프로세서들이 OpenCL과 같은 GPGPU 프레임워크를 지원함에 따라 기존 PC 환경에서 활용되던 GPGPU 기술이 임베디드 시스템 영역으로 확대 되고 있다. 그러나 임베디드 시스템은 PC와는 상이한 구조를 갖으며, 저전력이나 실시간성과 같은 성능이 더욱 중요하다. 본 논문에서는 임베디드 GPGPU환경에서 AES 암호화 알고리즘을 개방형 범용 병렬 컴퓨팅 프레임워크인 OpenCL을 사용하여 구현하고 이를 CPU만을 이용한 구현과 비교한다. 실험결과, 1000KByte의 데이터 사이즈의 128비트 AES 암호화 시에 OpenCL을 사용하여 GPU로 병렬 처리하는 것이 OpenMP를 사용하여 CPU상에서 병렬 처리한 방식보다 응답 시간은 최대 1/150, 에너지 소비량은 최대 1/290로 감소함을 확인하였다. 또한 호스트와 GPU 디바이스 간에 메모리를 공유하는 임베디드 구조의 특성에 최적화하여 메모리 복제를 하지 않는 기법을 적용하는 경우 응답시간과 에너지 소비량에서 최대 100% 이상의 추가적인 성능개선을 이룰 수 있었으며, 연구에서 사용한 데이터의 크기에 비례하여 더 높은 성능의 개선이 나타나는 것을 확인하였다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제43권4호
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• pp.13-21
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• 2006

MANET(Mobile Ad-Hoc Network)은 고정된 기반이 없이 노드간의 자율적이고 독립적인 네트워크를 구성한다. 이러한 네트워크에서 경로설정은 이동성이 많은 단말들이 임시로 망을 구성하기 때문에 망 자체간 유기적으로 자주 변하며, 이로 인해 잦은 연결실패로 인한 불안전한 환경이 조성되어 경로설정을 유지하는데 많은 어려움이 있다. 이를 효과적으로 하기 위하여 ZRP(Zone Routing Protocol) 경로설정 프로토콜이 제안 되었다. 그러나 ZRP는 보안에 관한 요소를 포함하고 있지 않기 때문에, 경로설정을 할 때 DoS(Denial of Service)공격에 취약하며, 또한 키 분배에 관한 메커니즘을 가지고 있지 않기 때문에 경로가 설정되었다고 해도 실제 데이터 전송 시 제 3자에 의하여 공격당하기 쉽다. 이를 보안하기 위해서 ZRP가 경로를 설정할 때 안전하게 경로를 설정할 수 있는 S-ZRP(Secure Zone Routing Protocol) 알고리즘을 제안하였다. 제안한 알고리즘은 경로설정 패킷에 대한 무결성 보장 및 근원지 인증 메커니즘을 통해서 보다 안전하게 전송할 수 있다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제42권4호
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• pp.29-36
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• 2005

본 논문은 2004년 12월 국내 표준(KS)으로 제정된 ARIA 암호 알고리듬의 하드웨어 구조를 처음으로 제안하고 있다. ARIA 암호 알고리듬은 알려진 공격에 대하여 안전하며, Involution SPN (Substitution Permutation Network)으로써 구조적 효율성도 높다. 1 cycle/round 구조로 갖는 제안된 ARIA 구조는 회로 크기를 줄이기 위해 s-box를 듀얼 포트 롬과 배럴 로테이터를 채택한 고속의 라운드 키 생성기를 포함하고 있다. 제안된 ARIA는 Xilinx VirtexE-1600 FPGA를 사용하여 구현하였고, 1,490 slices와 16 RAM 블록을 사용해서 437 Mbps의 성능을 낸다. 설계된 ARIA 블록을 검증하기 위해서 영상 데이터를 암호화(복호화)하여 통신하는 시스템을 개발하였다. 설계한 ARIA는 IC 카드뿐만 아니라 데이터 저장이나 인터넷 보안 규격(IPSec, TLS)과 같은 많은 데이터를 고속 처리가 필요한 응용에 적용될 수 있다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제13권3호
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• pp.593-600
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• 2018

효과적인 암호시스템 설계에 셀룰라 오토마타(이하 CA)가 적용되고 있다. CA는 국소적 상호작용에 의해 상태가 동시에 업데이트되는 성질이 있어서 LFSR보다 랜덤성이 우수하다. 이런 CA를 암호 시스템에 적용하기 위해 주어진 다항식에 대응하는 CA를 합성하는 방법에 대한 연구가 진행되었다. 본 논문에서는 90 UCA의 특성다항식과 전이규칙이 <$00{\cdots}001$>인 90/150 CA의 특성다항식의 점화관계를 분석한다. 또한 f(x)=f(x+1)을 만족하는 삼항다항식 $x^{2^n}+x+1$에 대응하는 90/150 CA를 90 UCA 전이규칙 블록과 특별한 전이규칙 블록을 이용하여 합성한다. 또한 $x^{2^n}+x+1$의 기약인수에 관한 성질을 분석한 후 $x^{2^n}+x^{2^m}+1(n{\geq}2,n-m{\geq}2)$에 대응하는 90/150 CA 합성 알고리즘을 제안한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.2207-2216
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• 2012

최근 휴대폰과 같은 무선 인터넷 환경과 자원의 제약을 크게 받는 무선 센서 네트워크(wireless sensor network) 등에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한 신뢰성과 안전성이 보장된 센서 네트워크 구축을 위해 전반적으로 보안에 관한 연구가 반드시 필요하다. 센서 네트워크 보안을 위한 한 가지 방안으로 암호학적으로 안전한 알고리즘 개발이 필요하며, 따라서 본 논문에서는 휴대폰과 같은 무선 인터넷 환경, 무선 센서 네트워크, DRM(Digital Right Management) 등과 같은 실시간처리가 필요한 분야에 사용할 목적으로 소프트웨어 및 하드웨어 구현이 쉬운 128비트 스트림 암호 AA128을 제안한다. AA128은 278비트 Arithmetic Shift Register(ASR)과 비선형 변환의 두 부분으로 구성된 스트림 암호이며, 비선형 변환은 혼잡함수(Confusion Function), 비선형변환(SF0 ~ SF3)과 표백(Whitening)을 사용하여 구성된다. 제안한 AA128은 AES와 Salsa20보다 수행 속도가 빠르고, 안전성 또한 현대 암호 알고리즘에서 요구하는 조건을 만족하고 있다. 하드웨어 시뮬레이션 결과를 통해 제안한 알고리즘이 실시간 처리가 필요한 어플리케이션의 속도 요구사항을 만족시키는 성능을 가지고 있음을 보였다.